DE3932168A1 - Lackpolyisocyanate, ein verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung - Google Patents

Lackpolyisocyanate, ein verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung

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DE3932168A1
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Lackpolyisocya­ nate mit blockierten Isocyanatgruppen, die u.a. durch das Vorliegen von über Harnstoffgruppen eingebauten 1,3,5-Triazin-Strukturelementen gekennzeichnet sind, ein Verfahren zur Herstellung dieser Lackpolyisocyanate sowie ihre Verwendung in Kombination mit organischen Hydroxylverbindungen als Einbrennlack oder zur Herstel­ lung eines Einbrennlacks.
Die Verwendung von 1,3,5-Triazin-Derivaten, insbesondere von Melamin als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Lackbindemitteln ist seit langem bekannt: N-Methylolmelaminharze und entsprechende alkoxylierte Verbindungen sind als Vernetzer für Lacke bekannt; vergl. z.B.: T. Yamamoto, T. Nakamichi und O. Ohe in J. of Coat. Technology 60, 51 (1988) oder H. Dürr und M. Schön in Kunstharznachrichten 45, 17 (1986).
Die Verwendung von Melamin als Komponente in Polyure­ than-Harzen oder Polyurethan-Beschichtungsmassen ist ebenfalls bereits bekannt. So werden in der DE-OS 27 37 402 Isocyanatgruppen-haltige Additionsprodukte aus Melamin und aromatischen Diisocyanaten als einbaufähige Füllstoffe beschrieben.
Demgegenüber werden in der EP-A-56 153 Epoxidgruppen­ aufweisende Verbindungen aus Melamin-haltigen Triiso­ cyanaten und Glycid als in Polyurethan-Harze einbaubare Füllstoffe mit erniedrigten Schmelzpunkten und verbes­ serter Verträglichkeit beschrieben.
Zur Herstellung duroplastischer Beschichtungen für Glas­ flaschen mit besonders guter Haftung werden entsprechend der DE-OS 29 38 309 Isocyanatprepolymere mit freiem Me­ lamin, das in Form einer Polyester/Melamin-Paste einge­ setzt wird, umgesetzt.
In der DE-OS 36 09 687 werden duroplastische Harze aus z.B. Diphenylmethandiisocyanat und Melamin beschrieben. Unter Carbodiimidisierung des Isocyanats werden Poly­ carbodiimid/Melamin-Mischungen als Schaum oder Pulver hergestellt, die bei 230°C zu hitze- und flammfesten Harzen aushärten.
Reaktionsprodukte aus Diisocyanaten und Melamin im Äqui­ valentverhältnis NCO/NH2 = 1 : 1 werden z.B. entspre­ chend der DE-OS 28 44 132 als Komponente für flammhem­ mende Beschichtungsmassen eingesetzt oder entsprechend der Japanischen Anmeldung JP 59 041-320 (Derwent 84-0 96 976) als hitzebeständige Harze verwendet.
Ebenfalls bekannt sind blockierte Polyisocyanate. Sie finden in der Polyurethanchemie zur Herstellung von Polyurethanlacken breite Anwendung. Zusammenfassende Darstellungen über die Chemie blockierter Isocyanate gibt z. B. Z.W. Wicks in Progress of Organic Coatings 3, 73-99 (1975) und 9, 3-28 (1981).
1,3,5-Triazingruppen-haltige Polyisocyanate sind hoch­ schmelzende und in üblichen organischen Lösungsmitteln schwerlösliche Verbindungen, vergl. DE-OS 27 37 402, Seite 7, Zeilen 23-25, Seite 8, Zeilen 15-19; EP-A-56 153, Seite 1, Zeilen 12-15, Seite 7, Zeilen 24-27 und DE-OS 36 09 687, Seite 15, Zeilen 18-20.
Obwohl der Einbau von 1,3,5-Triazin-Strukturelementen Polyurethankunststoffen oftmals erwünschte vorteilhafte Eigenschaften verleiht, und obwohl, wie der vorgenannte Stand der Technik zeigt, es nicht an Versuchen gefehlt hat, die vorteilhaften Eigenschaften der 1,3,5-Triazin- Struktureinheiten in Polyurethanen auszunutzen, fanden 1,3,5-Triazingruppen enthaltende Polyisocyanate wegen ihres hohen Schmelzpunkts und ihrer schlechten Löslich­ keit in organischen Lösungsmitteln bislang kaum prak­ tische Verwendung. Insbesondere als Lackrohstoffe sind in gängigen physiologisch unbedenklichen Lösungsmitteln trübungsfrei lösliche Produkte gefragt.
Es war daher die der Erfindung zugrunde liegende Auf­ gabe, 1,3,5-Triazin-Strukturelemente aufweisende Poly­ isocyanate zur Verfügung zu stellen, die die genannten Nachteile nicht aufweisen, die niedrig schmelzend und in gängigen Lacklösemitteln löslich sind. Sie sollten einfach herstellbar und als Lösung oder lösliches Fest­ harz mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Verbindungen, insbesondere Polyhydroxylverbindungen zu hochwertigen Polyurethan-Kunststoffen, insbesondere Lackschichten umsetzbar sein.
Diese Aufgabe konnte durch die Bereitstellung der nach­ stehend näher beschriebenen Lackpolyisocyanate mit blockierten Isocyanatgruppen gelöst werden. Unter "Lack­ polyisocyanaten" sind im Rahmen der Erfindung sowohl Polyisocyanate, d. h. einzelne bestimmte Verbindungen als auch Gemische von Polyisocyanaten mit blockierten Poly­ isocyanatgruppen zu verstehen, wie sie bei der Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens anfallen.
Der Erfindung lag die überraschende Beobachtung zu­ grunde, daß blockierte, 1,3,5-Triazin-Strukturelemente aufweisende Polyisocyanate im Unterschied zu den ent­ sprechenden unblockierten Polyisocyanaten einen ver­ gleichsweise niedrigen Schmelzpunkt und eine gute Lös­ lichkeit in üblichen Lacklösungsmitteln aufweisen. Die­ ser grundsätzliche Unterschied zwischen den blockierten Isocyanaten einerseits und den unblockierten Polyiso­ cyanaten andererseits war keineswegs naheliegend, da er bei den üblichen Polyisocyanaten der Polyurethan-Chemie im allgemeinen nicht zu beobachten ist.
Gegenstand der Erfindung sind Lackpolyisocyanate mit blockierten Isocyanatgruppen, gekennzeichnet durch das gleichzeitige Vorliegen von
  • (i) 0,5-15 Gew.-% an über Harnstoffgruppen eingebauten Struktureinheiten der Formel
  • (ii) 5-20 Gew.-% an Isocyanatgruppen (berechnet als -NCO) in mit Blockierungsmitteln für Isocyanatgruppen blockierter Form und
  • (iii) 0-30 Gew.-% an sonstigen, von den blockierten Isocyanatgruppen verschiedenen, chemisch eingebauten Urethangruppen der Formel -NH-CO-O-.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Her­ stellung dieser Lackpolyisocyanate, welches dadurch ge­ kennzeichnet ist, daß man
  • a) organische Diisocyanate des Molekulargewichtsbe­ reichs 160-300 mit
  • b) Blockierungsmitteln für Isocyanatgruppen,
  • c) Aminogruppen aufweisenden Triazinen der Formel
    • in welcher
      R für eine Aminogruppe oder einen gegenüber Isocyanatgruppen inerten Substituenten steht
      und gegebenenfalls
  • d) organischen Polyhydroxylverbindungen des Moleku­ largewichtsbereichs 62-3000
umsetzt, wobei die Menge des Blockierungsmittels b) in einer zur Blockierung von 20-90% der Isocyanatgruppen der Komponente a) ausreichenden Menge und die Komponen­ ten c) und d) in einer solchen Menge eingesetzt werden, die einem Äquivalentverhältnis von nach der Blockie­ rungsreaktion noch vorliegenden freien Isocyanatgruppen zu Amino- und Hydroxylgruppen von 0,65 : 1 bis 1,05 : 1 entsprechen, wobei das Äquivalentverhältnis von Amino­ gruppen der Komponente c) zu Hydroxylgruppen der Kompo­ nente d) bei 1 : 0 bis 1 : 20 liegt, und wobei die Re­ aktionpartner a) bis d) in beliebiger Reihenfolge mit­ einander umgesetzt werden, wobei jedoch vorzugsweise die Komponente c) nicht vor den Komponenten b) und d) mit der Komponente a) zur Reaktion gebracht wird.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch die Ver­ wendung der Lackpolyisocyanate in Kombination mit orga­ nischen Polyhydroxylverbindungen als Einbrennlack oder zur Herstellung eines Einbrennlacks für beliebige hitze­ resistente Substrate, insbesondere zur Drahtlackierung.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der neuen Lackpolyisocyanate mit blockierten Isocyanatgruppen werden einfache Ausgangs­ diisocyanate a) mit Blockierungsmitteln b), 1,3,5-Tria­ zin-Derivaten c) und gegebenenfalls organischen Polyhy­ droxylverbindungen d) im Sinne einer Isocyanat-Addi­ tionsreaktion umgesetzt. "Blockierte Isocyanatgruppen" entstehen hierbei naturgemäß bei der Reaktion mit den gegenüber Isocyanatgruppen monofunktionellen Blockie­ rungsmitteln b), während der unter (iii) benutzte Be­ griff "Urethangruppen" ausschließlich die durch Reaktion mit Polyhydroxylgruppen d) gebildeten Urethangruppen um­ faßt.
Die Menge der Blockierungsmittel b) wird hierbei so be­ messen, daß sie zur Blockierung von 20-90%, vorzugs­ weise 35-80% und besonders bevorzugt 50-70% der Isocyanatgruppen der Ausgangsdiisocyanate a) ausreicht. Die Menge der Komponenten c) und d) wird so bemessen, daß das Äquivalentverhältnis der gegenüber den Blockie­ rungsmitteln b) überschüssigen Isocyanatgruppen der Kom­ ponente a) zu den Amino- und Hydroxylgruppen der Kompo­ nenten c) und d) bei 0,65 : 1 bis 1,05 : 1, vorzugsweise 0,8 : 1 bis 1,0 : 1 liegt, wobei das Äquivalentverhält­ nis der Aminogruppen der Komponente c) zu den Hydroxyl­ gruppen der Komponente d) bei 1 : 0 bis 1 : 20, vor­ zugsweise 1 : 0 bis 1 : 4 und besonders bevorzugt bei 1 : 0 bis 1 : 1 liegt.
Als Ausgangsdiisocyanate a) eignen sich beliebige aroma­ tische, aliphatische oder cycloaliphatische Diisocyanate des Molekulargewichtsbereichs 160-300 wie beispiels­ weise 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-Diisocya­ natotoluol (TDI) sowie beliebige Gemische dieser Isome­ ren, Diphenylenmethan-2,4′- und/oder -4,4′-diisocyanat, 1,5-Naphthylendiisocyanat, 2-Methylpentan-1,5-diisocya­ nat, 1,5-Hexandiisocyanat, 1,6-Hexandiisocyanat (HDl), 1,3- und 1,4-Cyclohexandiisocyanat sowie beliebige Ge­ mische dieser Isomeren, 3,5,5-Trimethyl-3-isocyanato­ methyl-cyclohexanisocyanat (IPDI) und Dicyclohexylme­ than-2,4′- und/oder -4,4′-diisocyanat und beliebige Ge­ mische dieser Diisocyanate.
Besonders bevorzugt einzusetzende Diisocyanate sind 2,4- Diisocyanatotoluol und 2,6-Diisocyanatotoluol, die aus diesen Isomeren bestehenden technischen Gemische und 4,4′-Diisocyanatodiphenylmethan und 2,4′-Diisocyanatodi­ phenylmethan, aus diesen Isomeren bestehende Gemische oder auch beliebige Gemische der hier genannten aroma­ tischen Diisocyanate.
Als Blockierungsmittel b) sind die zur Blockierung von Isocyanatgruppen üblichen monofunktionellen Verbindungen geeignet, wie sie z.B. bei Z.W. Wicks, Progress in Organic Coatings 3, 73 ff (1975) und 9, 3 ff (1981) ge­ nannt sind. Bevorzugt sind Phenole, aliphatische Alko­ hole, Oxime und Lactame. Beispielhaft seien als Blockie­ rungsmittel b) genannt: Phenol, Kresol, Xylenol sowie deren technische Isomerengemische, Isopropanol, Cyclo­ hexanol, 1-Methoxy-2-propanol (MP), Diethylenglykolmono­ ethylether, Benzylalkohol, Butanonoxim, Cyclohexanonoxim und ε-Caprolactam, von denen Kresol, 1-Methoxy-2-pro­ panol, Butanonoxim und ε-Caprolactam besonders bevorzugt sind.
Geeignete 1,3,5-Triazin-Derivate c) sind Verbindungen der Formel
in welcher
R für einen gegenüber Isocyanatgruppen inerten organischen Rest, vorzugsweise einen C₁-C₄-Alkyl-, Phenyl- oder einen C₁-C₆-Alkoxyrest oder, besonders bevorzugt, für eine Aminogruppe steht.
Besonders bevorzugtes 1,3,5-Triazin-Derivat c) ist Melamin.
Als gegebenenfalls mitzuverwendende Polyhydroxylverbin­ dungen d) kommen vorzugsweise Diole und/oder Triole des Molekulargewichtsbereichs 62-350, jedoch auch ein über 350 und bis 3000 liegendes Molekulargewicht aufweisende höhermolekulare Polyhydroxylverbindungen in Betracht.
Geeignete Polyhydroxylverbindungen des Molekularge­ wichtsbereichs 62-350 sind beispielsweise Ethylengly­ kol, Propandiole, Butandiole, Hexandiole, Di-, Tri- oder Tetraethylenglykol, Di-, Tri- oder Tetrapropylenglykol, Neopentylglykol, 2-Ethyl-1,3-hexandiol, 2,2,4-Trimethyl­ 1,3-pentandiol, 1,4-Bis(hydroxymethyl)-cyclohexan, 2,2- Bis(4-hydroxycyclohexyl)-propan, Trimethylolpropan, Gly­ cerin, Hexantriol, N,N′,N′′-Tris(2-hydroxyethyl)isocya­ nurat (THEIC) und Pentaerythrit.
Höhermolekulare Polyhydroxylverbindungen, die jedoch ge­ genüber den beispielhaft genannten niedermolekularen Po­ lyhydroxylverbindungen keineswegs bevorzugt sind, sind beispielsweise die bekannten Polyhydroxypolyester, wie sie aus Dicarbonsäuren wie Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure oder Adipinsäure mit überschüssigen Po­ lyolen der obengenannten Art erhalten werden. Als höher­ molekulare Polyole können ebenfalls, jedoch auch weniger bevorzugt, an sich bekannte Polyhydroxypolyether, wie sie durch Alkoxylierung von niedermolekularen Starter­ molekülen zugänglich sind, verwendet werden.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können selbstverständlich auch jeweils Gemische der ge­ nannten Ausgangsmaterialien eingesetzt werden.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Ausgangsmaterialien b), c) und gegebenenfalls d) in beliebiger Reihenfolge mit der Diisocyanat-Kompo­ nente a) umgesetzt, mit der einzigen Einschränkung, daß die Komponente c) vorzugsweise nicht vor den Komponenten b) und d) zum Einsatz gelangen. Dies bedeutet, daß beispielsweise a) mit einem Gemisch aus b), c) und d) einstufig umgesetzt werden kann oder aber auch, daß a) zunächst mit b) oder mit d) oder mit einem Gemisch aus b) und d) und anschließend mit c) bzw. mit Gemischen aus c) und b) bzw. aus c) und d) zur Reaktion gebracht werden kann.
Die genannten Umsetzungen werden im allgemeinen inner­ halb des Temperaturbereichs von 20-200°C, vorzugsweise 60-180°C durchgeführt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens wird das Ausgangsdiisocyanat a) mit dem Blockierungsmittel b) im angegebenen Mengenverhält­ nis blockiert. Die Blockierung erfolgt in Abhängigkeit von der Art des Blockierungsmittels im Temperaturbereich von 20-200°C, bevorzugt bei 60-160°C, bis der be­ rechnete NCO-Gehalt erreicht oder geringfügig unter­ schritten ist. Nach beendeter Blockierung wird dann das Lösungsmittel zugegeben, sofern ein gelöstes Endprodukt hergestellt werden soll, und es wird in einer zweiten Reaktionsstufe die Umsetzung des teilblockierten Diiso­ cyanats mit Melamin c), das gegebenenfalls im Gemisch mit mitverwendetem Polyol d) zugegeben wird, im Tempera­ turbereich von 60-180°C, bevorzugt 80-160°C, durch­ geführt. Dabei reagiert in der Regel bei ca. 8O°C zu­ nächst das gegebenenfalls mitverwendete Polyol d) und nachfolgend bei erhöhter Reaktionstemperatur, bevorzugt bei ca. 140°C, das Melamin c). Die Umsetzung ist been­ det, wenn eine klare Lösung entstanden ist, oder das lösungsmittelfreie Harz in z.B. Aceton klar löslich ist, und der Gehalt des Reaktionsgemischs an freien lsocya­ natgruppen auf einen Wert von unter 0,5 Gew.-% abge­ fallen ist.
Nach dieser bevorzugten Verfahrensvariante lassen sich erfindungsgemäße Lackpolyisocyanate als Lösungen in Lacklösungsmitteln oder auch als lösungsmittelfreie Harze, die in der Regel als Festharz aus der Schmelze erstarren, herstellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Verfahrens erfolgt die als erster Reaktionsschritt durchgeführte Blockierung bereits in Gegenwart eines geeigneten Lösungsmittels, worauf sich die Umsetzungen mit den anderen Reaktionspartnern entsprechend der so­ eben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform an­ schließen.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens kann beispielsweise in einer Eintopfreaktion bestehen, bei welcher Diisocyanat a), Blockierungsmittel b), Melamin c) und gegebenenfalls Polyol d) gemeinsam aufgeheizt werden, wobei im Bereich von 60-90°C zu­ nächst das aliphatische Polyol abreagiert, im Bereich von 90-120°C das vorzugsweise eingesetzte phenolische Blockierungsmittel abreagiert und schließlich im Bereich von 120-140°C die Umsetzung mit dem Melamin erfolgt. Die einzelnen Reaktionsstufen überlappen sich und können meist anhand der Exothermie mit abklingender Wärmetönung nach vollständigem Umsatz verfolgt werden.
Nur in außergewöhnlichen Fällen und keineswegs bevorzugt ist es auch möglich, zunächst das Diisocyanat a) mit dem Melamin c) und gegebenenfalls dem Polyol d) bis zum Er­ reichen des berechneten NCO-Gehalts umzusetzen und erst anschließend die Blockierung der verbleibenden Isocya­ natgruppen mit dem Blockierungsmittel b) durchzuführen.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens er­ folgt in der Regel in Lösung, jedoch ist es in Abhängig­ keit von den Eigenschaften des gewünschten Endproduktes, wie z.B. Verzweigungsgrad und Schmelzviskosität, durch­ aus auch möglich in Schmelze zu arbeiten.
Als Lösungsmittel geeignet sind alle an sich bekannten üblichen Lacklösemittel, die gegenüber Isocyanatgruppen inert sind, wie z.B. Ethylacetat, Butylacetat, Ethylen­ glykolmonomethyl- oder -ethyletheracetat, 1-Methoxypro­ pyl-2-acetat, 2-Butanon, 4-Methyl-2-pentanon, Cyclohexa­ non, Toluol, Xylol, Solventnaphtha oder deren Gemische. Ebenfalls als Lösungsmittel verwendbar, jedoch weniger bevorzugt sind Weichmacher wie z.B. solche auf Basis von Phosphorsäure-, Sulfonsäure- oder Phthalsäureester. Außer den gegenüber NCO-Gruppen inerten Lacklösemitteln ist es aber auch möglich, anteilig gegenüber NCO-Gruppen reaktive Lösemittel mitzuverwenden. Diese Lösemittel werden dann erst nach beendeter oder nahezu beendeter Umsetzung, z.B. bei einem erreichten NCO-Gehalt 0,5%, zugegeben, was darauf hinausläuft, daß die im wesentli­ chen in Abwesenheit von derartigen Lösungsmitteln her­ gestellten Lackpolyisocyanate nach ihrer Herstellung in solchen Lösungsmitteln gelöst werden können. Geeignet sind bevorzugt monofunktionelle, aliphatische, cycloali­ phatische, araliphatische Alkohole oder auch Phenole wie z. B. Isopropanol, n-Butanol, n-Octanol, 2-Methoxyetha­ nol, 2-Ethoxyethanol, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethylether, 1-Methoxy-2-propanol; Cycloalkanole wie Cyclopentanol oder Cyclohexanol; Aralkanole wie Benzylalkohol oder Phenole wie Kresol oder Xylenol.
Aus dem Umstand, daß die hier als Lösungsmittel genann­ ten einwertigen Alkohole oder Phenole auch als Blockie­ rungsmittel b) in Betracht kommen können, geht bereits hervor, daß bei Verwendung derartiger Alkohole oder Phe­ nole als Lösungsmittel diese nicht in die Berechnung der Mengenverhältnisse der Reaktionspartner a) bis d) ein­ gehen, sondern im wesentlichen erst im Anschluß an die erfindungsgemäße Umsetzung als Lösungsmittel zur Anwen­ dung gelangen.
Die erfindungsgemäßen Lackpolyisocyanate stellen wert­ volle Reaktionspartner für organische Polyhydroxylver­ bindungen dar und können in Kombination mit derartigen Polyhydroxylverbindungen als Einbrennlack oder zur Her­ stellung von Einbrennlacken für beliebige hitzeresis­ tente Substrate verwendet werden. Geeignete Polyhy­ droxylverbindungen zur Herstellung von derartigen Lacken sind beispielsweise die nachstehend unter 1. bis 5. bei­ spielhaft genannten Verbindungen bzw. beliebige Gemische derartiger Verbindungen:
  • 1. Niedermolekulare, mehrwertige Alkohole mit einem maximalen Molekulargewicht von 350 und einer bei 2 bis 4 liegenden Hydroxylfunktionalität wie sie schon oben als Polyole d) beispielhaft aufgeführt wurden sowie aber z.B. auch 2,2-Bis[4-(2-hydroxy­ ethoxy)-phenyl]propan, 2,2-Bis[4-(2-hydroxyprop­ oxy)-phenyl]propan, Maleinsäure-bis-ethylenglykol­ ester oder Adipinsäure-bis-ethylenglykolester.
  • 2. Höhermolekulare Polyhydroxylpolyester des Moleku­ largewichtsbereichs 351-4000, wie sie durch Um­ setzung von mehrbasischen Carbonsäuren wie z. B. Adipinsäure, Phthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure oder von deren Anhydriden mit überschüssigen Mengen an mehrwertigen Alkoholen der unter 1. beispielhaft genannten Art zugänglich sind.
  • 3. Aliphatisch gebundene Hydroxylgruppen aufweisende Oligourethane des Molekulargewichtsbereichs 200- 2000, wie sie durch Umsetzung der bereits unter 1. genannten, gegebenenfalls Ethergruppen aufwei­ senden Alkandiole oder -triole mit unterschüssigen Mengen an Diisocyanaten der auch als erfindungsge­ mäße Ausgangsmaterialien geeigneten und oben unter a) genannten Art erhalten werden und wie sie bei­ spielsweise in DE-PS 16 44 794 oder in GB-PS 11 95 886 beschrieben sind.
  • 4. Hydroxylgruppenhaltige Copolymerisate, wie sie durch Copolymerisation von z. B. Hydroxyalkylacry­ laten bzw. -methacrylaten mit Acryl- bzw. Meth­ acrylsäurealkylestern, sowie gegebenenfalls wei­ teren olefinisch ungesättigten Monomeren und/oder wie sie gemäß der DE-OS 21 37 239 aus Styrol-Ma­ leinsäure-Copolymerisaten durch teilweise Vereste­ rung der Säuregruppen mit Ethylenoxid erhalten werden.
  • 5. Hydroxylgruppen-aufweisende Polycarbonate der an sich bekannten Art, wie sie z.B. durch Umsetzung von Diolen wie 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol und/ oder 1,6-Hexandiol, Di-, Tri- und/oder Tetraethy­ lenglykol mit Diarylcarbonaten, z.B. Diphenyl­ carbonat, oder Phosgen hergestellt werden können, vorzugsweise Polycarbonate auf Basis von 1,6-Hexan­ diol sowie gegebenenfalls modifizierend wirkende Co-Diole in untergeordneten Mengen (ca. 5-35 Mol-% der Diole). Auch Polycarbonate auf Basis von HO(CH2)6-O-CO-(CH2)5-OH kommen in Frage.
Die unter 2. und 3. beispielhaft genannten Verbindungen sind die bevorzugten Reaktionspartner für die erfin­ dungsgemäßen Lackpolyisocyanate mit blockierten Isocya­ natgruppen bei der Herstellung von Einbrennlacken. Neben den beispielhaft genannten Reaktionspartnern können in den Einbrennlacken jedoch auch noch weitere gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Verbindungen vorliegen, obwohl dies im allgemeinen weniger bevorzugt ist. In diesem Zusammenhang sind z.B. Hydroxylgruppen aufwei­ sende oligomere Epoxide, Imidester, Imidesteramide, Hydantoine oder Aminogruppen aufweisende Verbindungen wie Hexamethylendiamin, Melamin/Formaldehydharze oder Aminopolyether zu nennen.
Durch Wahl des Molekulargewichts der einzusetzenden Polyhydroxylverbindungen können die makroskopischen Eigenschaften des bei der erfindungsgemäßen Verwendung entstehenden Flächengebildes auf einfache Weise variiert werden. So führt im allgemeinen die Verwendung von hö­ hermolekularen Polyhydroxylverbindungen zu elastische­ ren, die Verwendung von niedermolekularen Polyhydroxyl­ verbindungen zu härteren Beschichtungen.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung werden die erfin­ dungsgemäßen Lackpolyisocyanate mit den beispielhaft genannten Polyhydroxylverbindungen in solchen Mengenver­ hältnissen kombiniert, daß auf jede blockierte Isocya­ natgruppe der erfindungsgemäßen Lackpolyisocyanate 0,1-10, vorzugsweise 0,2-2, besonders bevorzugt 0,5-1,2, Hydroxylgruppen der Hydroxylgruppen-aufwei­ senden Reaktivkomponente entfallen.
Die Kombinationen der erfindungsgemäßen Lackpolyiso­ cyanate mit den beispielhaft genannten Polyhydroxylver­ bindungen können als solche als Einbrennlack Verwendung finden. Sie können jedoch auch noch mit Hilfs- und Zu­ satzmitteln wie beispielsweise Lösungsmitteln, Katalysa­ toren, Pigmenten und dergleichen abgemischt werden.
Geeignete Lösungsmittel sind insbesondere die bereits oben beispielhaft genannten Lösungsmittel. Im Falle der Verwendung von einwertigen Alkoholen oder Phenolen als Lösungsmittel werden diese während des Einbrennvorgangs durch die nicht flüchtigen Polyhydroxylverbindungen ver­ drängt, so daß sie zusammen mit dem Blockierungsmittel aus dem Reaktionsgemisch während des Einbrennvorgangs abdestillieren. Für die erfindungsgemäß bevorzugte Drahtlackierung werden im allgemeinen 15- bis 75-, ins­ besondere 20- bis 60-gew.-%ige Lösungen der Kombinatio­ nen aus Lackpolyisocyanat und Polyhydroxylverbindungen eingesetzt.
Beispiele von erfindungsgemäß zu verwendenden Katalysa­ toren sind im Kunststoffhandbuch (Hrsg. Becker/Braun), Bd. 7, Polyurethane, S. 92 ff, Carl Hanser Verlag, Mün­ chen Wien 1983, beschrieben. Geeignet sind beispiels­ weise auch die in DE-AS 26 26 175, Kolonne 7, Zeile 35 bis Kolonne 8, Zeile 27, beschriebenen Katalysatoren. Besonders geeignet sind organische Metallkatalysatoren wie insbesondere organische Titan-, Zink- oder Zinn­ verbindungen wie Tetraisopropyltitanat, Zinkoctoat, Di­ butylzinnoxid oder Dibutylzinndilaurat.
Die Katalysatoren werden, falls überhaupt, in einer Menge von 0,01 bis 5,0, vorzugsweise 0,1 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf die erfindungsgemäßen blockierten Polyiso­ cyanate eingesetzt.
Die durch Abmischung bei Raumtemperatur aus den genann­ ten erfindungswesentlichen Komponenten bzw. Hilfs- und Zusatzmitteln erhaltenen Gemische sind bei Raumtempera­ tur oder mäßig erhöhter Temperatur (bis ca. 50°C) lager­ beständig und reagieren beim Erhitzen auf Temperaturen von oberhalb 60°C, vorzugsweise von 100-500°C und ins­ besondere von 180-400°C unter gleichzeitigem Ver­ dampfen der gegebenenfalls vorliegenden flüchtigen Be­ standteile (z.B. Lösungsmittel) zu vernetzten Kunst­ stoffen aus.
Die unter erfindungsgemäßer Verwendung der erfindungsge­ mäßen Lackpolyisocyanate hergestellten Einbrennlacke eignen sich zur Lackierung von beliebigen hitzere­ sistenten Substraten, insbesondere von Glasfasern und besonders bevorzugt von Metalldrähten. Die aus Kombina­ tionen der erfindungsgemäßen Lackpolyisocyanate mit organischen Polyhydroxylverbindungen oder aus Abmi­ schungen derartiger Kombinationen mit Hilfs- und Zusatz­ mitteln der genannten Art bestehenden Einbrennlacke können nach allen Methoden der Beschichtungstechnologie auf die Substrate aufgetragen werden, worauf sich eine Aushärtung der Beschichtung innerhalb der oben genannten Temperaturbereiche anschließt.
Bei der bevorzugten Drahtlackierung erfolgt die Be­ schichtung der Drähte nach den an sich bekannten Tauch-, Rollenauftrags- oder Saugfilzverfahren, worauf sich die Trocknung, d.h. die Aushärtung der Lackschichten in den üblichen Trockenöfen innerhalb der genannten Temperatur­ bereiche anschließt. Bei der Verwendung der erfindungs­ gemäßen Produkte als Vernetzer für Drahtlackierungen sind hier insbesondere die hervorragende Haftung auf dem Draht sowie die mögliche hohe Lackiergeschwindigkeit im Vergleich zu herkömmlichen bekannten Produkten des Stan­ des der Technik hervorzuheben.
Wegen der ausgezeichneten elektrischen und mechanischen Eigenschaften der aus den erfindungsgemäßen Lack-Poly­ isocyanaten und den beispielhaft genannten Polyhydroxyl­ verbindungen unter Hitzeeinwirkung entstehenden Kunst­ stoffe eignen sich die genannten Kombinationen aus er­ findungsgemäßen Lackpolyisocyanaten und beispielhaft genannten Polyhydroxylverbindungen bzw. die Abmischungen dieser Kombinationen mit den beispielhaft genannten Hilfs- und Zusatzmitteln auch zur Herstellung von Iso­ liergeweben oder zur Imprägnierung von Elektromotoren.
In den nachfolgenden Beispielen beziehen sich alle Pro­ zentangaben auf Gewichtsprozente. Die Gehalte an blockierten NCO-Gruppen wurden als "NCO", d.h. unter Zugrundelegung eines Molekulargewichts von 42 berech­ net. Die Gehalte an Urethangruppen beziehen sich aus­ schließlich auf die durch Reaktion von Isocyanatgruppen mit mehrwertigen Alkoholen gebildeten Urethangruppen und umfassen demzufolge nicht die aus Isocyanatgruppen und einwertigen alkoholischen oder phenolischen Blockie­ rungsmitteln gebildeten blockierten Isocyanatgruppen, die chemisch selbstverständlich ebenfalls Urethangruppen darstellen.
Beispiele Beispiel 1 a) Herstellung
Zu 2.064 Gewichtsteilen Diisocyanatotoluol (2,4- und 2,6-Isomere im Gewichtsverhältnis 8 : 2) werden bei 80°C beginnend 1.537 Gewichtsteile Kresol (technisches Isome­ rengemisch) unter Aufheizen bis 130°C innerhalb ca. 1 Stunde zugetropft. Man läßt ca. 8 Stunden bis 15 Stun­ den bei 120-140°C reagieren, bis ein NCO-Gehalt von 11,0% erreicht ist (NCOtheor. = 11,1%). Man löst unter Abkühlen durch Zugabe von 5000 Gewichtsteilen 1-Meth­ oxypropyl-2-acetat und fügt bei 80°C eine Suspension von 399 Gewichtsteilen Melamin in 1000 Gewichtsteilen 1-Methoxypropyl-2-acetat zu. Man heizt rasch unter in­ tensivem Rühren der Suspension bis 140°C auf. Nach ca. 3 Stunden Reaktionszeit wird eine klare Lösung erhalten; nach 1 Stunde Nachrühren ist die Umsetzung beendet, der freie NCO-Gehalt beträgt <0,1%.
Man erhält eine klare Lösung des blockierten Isocyanats mit folgenden Kenndaten (alle Angaben beziehen sich hier und in den folgenden Herstellungsbeispielen auf die
Konzentration|40%
Viskosität η(23°C) 28 000 mPa · s
freier NCO-Gehalt <0,1%
blockierter NCO-Gehalt 5,9%
(Analysenmethode: 30 min/180°C mit Di-n-butylamin in o-Dichlorbenzol) @ blockierter NCO-Gehalt (ber.) 6,0%
1,3,5-Triazineinheiten (ber.) 2,5%
Urethangruppen (ber.) 0%
b) Verwendung
200 Gewichtsteile eines Polyesters mit der OH-Zahl 395, hergestellt aus 40,8% Trimethylolpropan, 14,2% Ethy­ lenglykol und 45,0% Phthalsäureanhydrid, werden in 800 Gewichtsteilen eines Lösemittelgemisches aus glei­ chen Gewichtsteilen Kresol und Xylol unter Rückfluß bei Temperaturen bis 130°C gelöst. Zu der erhaltenen Lösung werden 1000 Gewichtsteile der wie unter a) beschrieben hergestellten 40%igen Lösung des blockierten Polyiso­ cyanats und 6 Gewichtsteile eines Aldimins auf Basis Butyraldehyd und Anilin als Katalysator gegeben.
Mit der so hergestellten Lösung wird ein Kupferdraht von 0,7 mm Durchmesser lackiert.
Lackierofen
vertikal mit Filzabstreifer und 6 Durchzügen
Ofenlänge 4 m
Ofentemperatur 350°C
Durchmesserzunahme durch die Lackierung 40-50 µm
Lackiergeschwindigkeit 10-16 m/min
Der so erhaltene Lackdraht läßt sich bei 320°C innerhalb 9 sec verzinnen und hat eine Bleistifthärte von 4 H, die auch nach halbstündigem Eintauchen in auf 60°C erwärmtes Ethanol unverändert gegeben ist.
Bei Verwendung eines herkömmlichen, handelsüblichen Lacksystems, das sich lediglich bezüglich der Natur des Härters vom dem beschriebenen erfindungsgemäßen Lack- System unterscheidet (es wurde eine äquivalente Menge eines blockierten lsocyanats, bestehend aus dem Um­ setzungsprodukt von 55,6% Diisocyanatotoluol (2,4- und 2-6-Isomere im Gewichtsverhältnis 8 : 2), 14,3% Tri­ methylolpropan und 30,1% Phenol verwendet) läßt sich der erhaltene Lackdraht bei 320°C überhaupt nicht oder erst nach wesentlich längerer Zeit als 9 sec verzinnen. Die Bleistifthärte fällt nach der halbstündigen Ethanol­ behandlung bei 60°C auf den Wert HB ab.
Beispiel 2 a) Herstellung
Zu 2172 Gewichtsteilen Diisocyanatotoluol (2,4- und 2,6-Isomere im Gewichtsverhältnis 8 : 2) wird innerhalb ca. 30 min bei 120°C eine Lösung von 1408 Gewichtstei­ len Phenol in 3000 Gewichtsteilen 1-Methoxypropyl-2- acetat zugetropft. Man läßt ca. 2 Stunden bei 120°C reagieren und läßt nach Erreichen eines NCO-Gehaltes von 6,7% (NCOtheor. = 6,4%) abkühlen. Bei 40°C und einem NCO-Gehalt der Lösung von jetzt 6,3% wird eine Suspen­ sion von 419 Gewichtsteilen Melamin in weiteren 3000 Gewichtsteilen 1-Methoxypropyl-2-acetat zufließen ge­ lassen. Man heizt unter Rühren bis 140°C. Nach ca. 1,5 Stunden wird die Mischung klar und man beendet die Umsetzung nach 1 Stunde Nachrühren bei 140°C.
Man erhält eine klare hellgelb gefärbte Lösung mit folgenden Kenndaten:
Konzentration|40%
Viskosität η(23°C) 3240 mPa · s
freier NCO-Gehalt 0,4%
blockierter NCO-Gehalt (gef.) 6,6%
blockierter NCO-Gehalt (ber.) 6,3%
1,3,5-Triazineinheiten (ber.) 2,6%
Urethangruppen (ber.) 0%
b) Verwendung
150 Gewichtsteile eines Hydroxyurethans der OH-Zahl 190, hergestellt aus 26,5% 1,6-Hexandiol, 21,0% Trimethy­ lolpropan, 1,8% ε-Caprolactam und 50,7% Diisocyanato­ toluol (2,4- und 2,6-Isomere im Verhältnis 8 : 2), wer­ den bei 130°C unter Rückfluß in 475 Gewichtsteilen einer Mischung aus gleichen Gewichtsteilen Kresol und Xylol gelöst und nach Erkalten mit 375 Gewichtsteilen der, wie unter a) beschrieben, hergestellten Lösung des blockier­ ten Polyisocyanats versetzt. Als Katalysator wurden 3 Gewichtsteile eines Aldimins auf Basis von Butyraldehyd und Anilin (1% bezogen auf FK) zugesetzt.
Auf einer vertikalen Drahtlackieranlage mit einem Ofen von 4 m Länge wird ein Kupferdraht von 0,7 mm Durch­ messer mittels Filzabstreifer in 6 Durchzügen auf eine Durchmesserzunahme von 50 µm lackiert. Bei einer Ofen­ temperatur von 350°C kann in einem Fahrbereich von 10-20 m/min lackiert werden, ohne daß beim Dehnen des Cu-Drahtes bis zum Bruch der Lackfilm Risse zeigt. Der erhaltene Lackdraht hat eine bemerkenswert gute Abrieb­ festigkeit und läßt sich bei 320°C verzinnen. (Bei Prü­ fung der Abriebfestigkeit nach der NEMA-Methode werden bei einem Auflagegewicht von 400 p<100 Doppelhübe aus­ gehalten.)
Bei Verwendung des in Beispiel 1 erwähnten herkömmlichen Härters durch äquivalenten Austausch des erfindungsge­ mäßen Polyisocyanates läßt sich der bei sonst analogen Lackierbedingungen erhaltene Lackdraht bei 320°C nicht verzinnen, oder die Verzinnungszeit liegt je nach Ein­ brenngrad deutlich oberhalb 10 sec. Die Abriebfestigkeit ist bedeutend schlechter; es werden etwa nur die Hälfte der Doppelhübe, wie oben beschrieben, ausgehalten.
Beispiel 3 a) Herstellung
2589 Gewichtsteile Kresol (technisches Isomerengemisch) werden bei 80°C beginnend unter Aufheizen bis 130°C zu 2979 Gewichtsteilen Diisocyanatotoluol (2,4- und 2,6-Isomere im Gewichtsverhältnis 8 : 2) rasch zufließen gelassen. Nach ca. 12 Stunden wird ein Isocyanatgehalt von 7,5% erreicht, und man löst durch Zugabe von 3000 Gewichtsteilen 1-Methoxypropyl-2-acetat. Unter­ halb 80°C läßt man eine Suspension von 432 Gewichtstei­ len Melamin in weiteren 1000 Gewichtsteilen 1-Methoxy­ propyl-2-acetat zufließen. Nach Aufheizen bis 140°C wird die Suspension im Laufe der Umsetzung nach ca. 2,5 Stun­ den klar, und man beendet die Umsetzung nach ca. 1 Stun­ de Nachrührzeit, wenn der NCO-Gehalt auf Null abgesunken ist.
Man erhält ein klar gelöstes Produkt mit folgenden Kenndaten:
Konzentration|60%
Viskosität η(23°C) 20 000 mPa · s
freier NCO-Gehalt <0,1%
blockierter NCO-Gehalt (gef.) 9,9%
blockierter NCO-Gehalt (ber.) 10,1%
1,3,5-Triazineinheiten (ber.) 2,7%
Urethangruppen (ber.) 0%
b) Verwendung
150 Gewichtsteile des in Beispiel 2b) beschriebenen Hy­ droxyurethans werden in 600 Gewichtsteilen eines Ge­ misches aus gleichen Gewichtsteilen Kresol und Xylol unter Rückfluß bei Temperaturen bis 130°C gelöst. Die erhaltene Lösung wird mit 250 Gewichtsteilen der wie oben unter a) beschrieben hergestellten Lösung des blockierten Isocyanats vermischt. Anschließend werden der so erhaltenen Lackmischung 3 Gewichtsteile eines Aldimins auf Basis Butyraldehyd/Anilin als Katalysator (1% bezogen auf FK) zugegeben.
Auf einer Drahtlackiermaschine mit einem Einbrennschacht von 4 m Länge wird ein Kupferdraht von 0,7 mm Durchmes­ ser mittels Abstreiferfilz in 6 Durchzügen auf eine Durchmesserzunahme von 50 µm lackiert. Bei einer Tempe­ ratur des Einbrennschachtes von 400°C kann die Durch­ zugsgeschwindigkeit des Drahtes von 8 m/min bis 20 m/min variiert werden. Innerhalb dieses Einbrennbereichs wird ein einwandfreier lackierter Draht erhalten.
Bei der Prüfung auf Wasserbruch (Haarrisse) verhält sich der Lackdraht zufriedenstellend; er kann unter Wasser um einen Dorn von 20 mm Durchmesser gebogen werden, ohne daß Haarrisse auftreten. Zur Prüfung biegt man den Draht in einer 0,5-%igen NaCl-Lösung um einen enger werdenden Dorn bei 100 mm Durchmesser beginnend und legt an das Wasserbad und den Kupferleiter eine Gleichspannung von 100 V an; es wird kein Stromfluß beobachtet.
Beispiel 4 a) Herstellung
3085 Gewichtsteile Diisocyanatotoluol (2,4- und 2,6-Isomere im Gewichtsverhältnis 8 : 2) werden wie in Beispiel 1a) beschrieben mit 2298 Gewichtsteilen Kresol (technisches Isomerengemisch) blockiert. Nach Erreichen eines NCO-Gehaltes von 11,1% (NCOtheor. = 11,1%) werden 4000 Gewichtsteile 1-Methoxypropyl-2-acetat als Lö­ sungsmittel zugegeben. Man fügt zu der auf 60°C abge­ kühlten klaren Lösung eine Mischung aus 298 Gewichts­ teilen Melamin und 319 Gewichtsteilen 1,3-Butandiol zu und läßt 2 Stunden bei 80°C reagieren. Anschließend wird die noch heterogene Reaktionsmischung auf 140°C erhitzt, und die Umsetzung wird bei dieser Temperatur bis zum Er­ reichen einer klaren Lösung beendet.
Kenndaten
Konzentration 60%
Viskosität η(23°C) 8800 mPa · s
freier NCO-Gehalt 0,2%
blockierter NCO-Gehalt (ber.) 8,9%
1,3,5-Triazineinheiten (ber.) 1,8%
Urethangruppen (ber.) 4,2%
b) Verwendung
150 Gewichtsteile des Hydroxyurethans der OH-Zahl 190 wie in Beispiel 2b) beschrieben werden unter Erhitzen in 600 Gewichtsteilen einer Mischung aus gleichen Ge­ wichtsteilen N-Methylpyrrolidon und 1-Methoxypropyl-2­ acetat gelöst. Die erhaltene Lösung wird mit 250 Ge­ wichtsteilen der wie oben unter a) beschrieben herge­ stellten Lösung vermischt, und man fügt 3 Gewichtsteile eines Aldimins auf Basis Butyraldehyd/Anilin als Kata­ lysator zu.
Auf einer Drahtlackiermaschine mit einem 4 m langen Ein­ brennschacht bei 400°C Ofentemperatur wird ein Kupfer­ draht von 0,7 mm Durchmesser mittels Abstreiferfilz in 6 Durchzügen auf eine Durchmesserzunahme von 50 µm lackiert.
Der so hergestellte Lackdraht besitzt eine hervorragende Haftfestigkeit. Bei der Prüfung nach DIN 46 453 8.4 wer­ den Verdrehungszahlen von mehr als 500 erzielt, ehe erste Lackschichtablösungen auftreten.
Zum Vergleich wird ein Draht unter gleichen Bedingungen wie oben beschrieben lackiert, wobei jedoch das erfin­ dungsgemäße blockierte Polyisocyanat aus Beispiel 4a) durch eine äquivalente Menge des in Beispiel 1b) be­ schriebenen herkömmlichen, handelsüblichen Produkts aus­ getauscht wurde. Bei der Haftfestigkeitsprüfung entspre­ chend DIN 46 453 8.4 lassen sich nur Verdrehungszahlen bis ca. 350 erzielen. Die Haftfestigkeit des erfindungs­ gemäßen Lacks ist wesentlich besser.
Beispiel 5 a) Herstellung
Eine Diisocyanatmischung aus 1197 Gewichtsteilen Diiso­ cyanatotoluol (2,4- und 2,6-Isomere im Gewichtsverhält­ nis 8 : 2) und 1719 Gewichtsteilen 4,4′-Diisocyanato­ diphenylmethan wird bei 80°C beginnend unter Heizen bis 130°C mit 1486 Gewichtsteilen Kresol (technisches Iso­ merengemisch) versetzt. Nach ca. 8 Stunden bei 130°C und Erreichen eines NCO-Gehaltes von 13,1% (NCOtheor. 13,1%) werden 5000 Gewichtsteile 1-Methoxypropyl-2­ acetat zugegeben, und man versetzt bei 60°C mit einer Mischung aus 289 Gewichtsteilen Melamin und 309 Ge­ wichtsteilen 1,3-Butandiol. Man läßt 2 Stunden bei 80°C und 2 Stunden bei 140°C reagieren bis eine klare Lösung erreicht wird.
Die klare hellgelbe Lösung hat folgende Kenndaten:
Konzentration|50%
Viskosität η(23°C) 17 500 mPa · s
freier NCO-Gehalt <0,1%
blockierter NCO-Gehalt (ber.) 5,8%
1,3,5-Triazineinheiten (ber.) 1,8%
Urethangruppen (ber.) 4,1%
b) Verwendung
150 Gewichtsteile des in Beispiel 2b) beschriebenen Hy­ droxyurethans werden in 550 Gewichtsteilen einer Mi­ schung aus gleichen Gewichtsteilen N-Methylpyrrolidon und 1-Methoxypropyl-2-acetat unter Erhitzen bis 130°C gelöst. Zu der erkalteten Lösung werden 300 Gewichts­ teile der wie oben unter a) beschrieben hergestellten Lösung des blockierten Polyisocyanats sowie 3 Gewichts­ teile eines Katalysators, eines Aldimins auf Basis von Butyraldehyd/Anilin, zugegeben.
Auf einer Drahtlackieranlage mit 4 m langem Einbrenn­ schacht wird ein Kupferdraht von 0,7 mm Durchmesser in 6 Durchzügen mittels Abstreiferfilz bei einer Ofentem­ peratur von 400°C auf eine Durchmesserzunahme von 50 µm lackiert.
Man erhält einen Lackdraht mit ausgezeichneter Haarriß­ beständigkeit. Nach dem in Beispiel 3b) beschriebenen Dornbiegetest läßt sich der Lackdraht um einen Dorn von 20 mm biegen, ohne daß Haarrisse auftreten.
Beispiel 6 a) Herstellung
Zu einer auf 80°C geheizten Mischung aus 2046 Gewichts­ teilen 1-Methoxy-2-propanol, 339 Gewichtsteilen Trime­ thylolpropan und 318 Gewichtsteilen Melamin werden in­ nerhalb ca. 20 min 3297 Gewichtsteile Diisocyanatoto­ luol (2,4- und 2,6-Isomere im Gewichtsverhältnis 8 : 2) so zugetropft, daß die Temperatur bei exothermer Reak­ tion unterhalb 100°C gehalten wird. Die viskoser wer­ dende Reaktionsmischung wird nach ca. 1 Stunde bis 110°C, nach ca. 1,5 Stunden bis 140°C geheizt. Nach ca. 2,5 Stunden ist kein freies Isocyanat mehr nachweisbar, und man gibt als Lösungsmittel 4000 Gewichtsteile 1-Methoxy-2-propanol zu. Man erhält eine klare farblose Lösung des mit Methoxypropanol blockierten Polyiso­ cyanats mit folgenden Kenndaten:
Konzentration|60%
Viskosität η(23°C) 2800 mPa · s
freier NCO-Gehalt NCO-frei
blockierter NCO-Gehalt (ber.) 9,5%
1,3,5-Triazineinheiten (ber.) 2,0%
Urethangruppen (ber.) 4,5%
b) Verwendung
150 Gewichtsteile des in Beispiel 2b) beschriebenen Hy­ droxyurethans werden in 600 Gewichtsteilen eines Löse­ mittelgemisches aus gleichen Gewichtsteilen N-Methyl­ pyrrolidon und 1-Methoxypropyl-2-acetat unter Erwärmen auf 130°C gelöst. Die erkaltete Lösung wird mit 250 Ge­ wichtsteilen der wie unter a) beschrieben hergestellten Lösung des blockierten Polyisocyanats vermischt und mit 3 Gewichtsteilen Zinkoctoat (Zn-Gehalt = 8%) als Kata­ lysator (1% bezogen auf FK) versetzt.
Auf einer vertikalen Drahtlackieranlage mit Filzabstrei­ fern wird ein Kupferdraht von 0,7 mm Durchmesser in 6 Durchzügen auf eine Durchmesserzunahme von ca. 50 µm lackiert. Die Ofenschachttemperatur betrug 400°C. Die Drahtlackiergeschwindigkeit wurde variiert von 12 m/min bis 16 m/min.
Bei dem erhaltenen lackierten Draht ist die Hitzeschock­ festigkeit bis zu einer Temperatur von 260°C gegeben und zeigt damit ausgezeichnete Werte.
Die Hitzeschockprüfung erfolgt nach DIN 46 453 durch Wickeln des Lackdrahtes um einen Dorn des eigenen Durch­ messers (0,7 mm), so daß 10 aneinanderliegende Windungen entstehen. Drei derartige Wendel werden 30 min in einem auf 260°C vorgeheizten Schrank gelagert. Der Lackfilm der vorher einwandfreien Wendel weist danach keinerlei Risse oder Brüche auf.
Beispiel 7 a) Herstellung
In 2000 Gewichtsteilen 1-Methoxypropyl-2-acetat werden 1782 Gewichtsteile Butanonoxim, 215 Gewichtsteile Mela­ min und 384 Gewichtsteile 1,3-Butandiol vorgelegt. In­ nerhalb ca. 1 Stunde wird bei 60°C beginnend eine Lösung von 1485 Gewichtsteilen Diisocyanatotoluol (2,4- und 2,6-Isomere im Gewichtsverhältnis 8 : 2) und 2134 Ge­ wichtsteilen 4,4′-Diisocyanatodiphenylmethan in 2000 Gewichtsteilen 1-Methoxypropyl-2-acetat zugetropft. Die zunächst exotherme Reaktionsmischung wird ca. 2 Stunden bei 80°C und dann 1 Stunde bei 140°C gerührt, bis kein freies lsocyanat mehr vorhanden ist und eine klare Lö­ sung entstanden ist.
Die klare gelb gefärbte Lösung hat folgende Kenndaten:
Konzentration|60%
Viskosität η(23°C) 4320 mPa · s
freier NCO-Gehalt NCO-frei
blockierter NCO-Gehalt (ber.) 8,6%
1,3,5-Triazineinheiten (ber.) 1,3%
Urethangruppen (ber.) 5,0%
b) Verwendung
150 Gewichtsteile des in Beispiel 2b) beschriebenen Hy­ droxyurethans werden in 600 Gewichtsteilen eines Löse­ mittelgemisches aus gleichen Gewichtsteilen N-Methyl­ pyrrolidon und 1-Methoxypropyl-2-acetat unter Erwärmen auf 130°C gelöst und nach dem Erkalten mit 250 Gewichts­ teilen der wie unter a) beschrieben hergestellten Lösung des blockierten Polyisocyanates versetzt. Man gibt 3 Ge­ wichtsteile Zinkoctoat (Zn-Gehalt = 8%) als Katalysator zu.
Wie in Beispiel 6b) beschrieben wird ein Kupferdraht mit 0,7 mm Durchmesser unter gleichen Einbrennbedingungen lackiert. Die Drahtlackiergeschwindigkeit wird dabei von 10 bis 16 m/min variiert.
Die Hitzeschockfestigkeit (Prüfung wie in Beispiel 6b) beschrieben) ist bis 260°C gegeben und zeigt damit eben­ falls ausgezeichnete Werte.
Beispiel 8 Verwendung
230 Gewichtsteile der 65-%igen Lösung in 1-Methoxypro­ pyl-2-acetat eines Hydroxyurethans, hergestellt aus 22,1% Trimethylolpropan, 8,7% Diethylenglykol, 7,4% 1,3-Butandiol und 61,8% 4,4′-Diisocyanatodiphenylmethan werden mit 395 Gewichtsteilen einer Mischung aus glei­ chen Gewichtsteilen Kresol und Xylol versetzt. Dazu gibt man 375 Gewichtsteile der wie in Beispiel 1a) beschrie­ ben hergestellten Lösung des blockierten Polyisocyanats zu, sowie als Katalysator 3 Gewichtsteile eines Aldimins aus Butyraldehyd/Anilin.
Auf der in den vorausgehenden Beispielen beschriebenen Drahtlackieranlage wird bei einer Ofentemperatur von 400°C ein Kupferdraht von 0,7 mm Durchmesser in 6 Durch­ zügen mittels Filzabstreifer auf eine Durchmesserzunahme von 50 µm lackiert. Die Lackiergeschwindigkeit konnte dabei von 10-22 m/min variiert werden. Der erhaltene Lackdraht zeichnet sich durch eine besonders hohe Ab­ riebfestigkeit aus. Bei einem Auflagegewicht von 380 p hält er 120 Doppelhübe aus (Prüfung wie in Beispiel 2b) beschrieben). Außerdem weist der Lackdraht eine gute Er­ weichungstemperatur auf; die Prüftemperatur von 250°C wird ausgehalten (DIN 46 453 10.1).

Claims (8)

1. Lackpolyisocyanate mit blockierten Isocyanat­ gruppen, gekennzeichnet durch das gleichzeitige Vorliegen von
  • (i) 0,5-15 Gew.-% an über Harnstoffgruppen eingebauten Struktureinheiten der Formel
  • (ii) 5-20 Gew.-% an Isocyanatgruppen (berechnet als -NCO) in mit Blockierungsmitteln für Isocyanatgruppen blockierter Form und
  • (iii) 0-30 Gew.-% an sonstigen, von den blockierten Isocyanatgruppen verschiedenen, chemisch eingebauten Urethangruppen der Formel -NH-CO-O-.
2. Verfahren zur Herstellung von Lackpolyisocyanaten mit blockierten Isocyanatgruppen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) organische Diisocyanate des Molekulargewichts­ bereichs 160-300 mit
  • b) Blockierungsmitteln für Isocyanatgruppen,
  • c) Aminogruppen aufweisenden Triazinen der Formel in welcher
    R für eine Aminogruppe oder einen gegenüber Isocyanatgruppen inerten Substituenten steht
    und gegebenenfalls
  • d) organischen Polyhydroxylverbindungen des Molekulargewichtsbereichs 62-3000 umsetzt, wobei die Menge des Blockierungsmittels 2b) in einer zur Blockierung von 20-90% der Iso­ cyanatgruppen der Komponente a) ausreichenden Menge und die Komponenten c) und d) in einer solchen Menge eingesetzt werden, die einem Äquivalentver­ hältnis von nach der Blockierungsreaktion noch vor­ liegenden freien Isocyanatgruppen zu Amino- und Hydroxylgruppen von 0,65 : 1 bis 1,05 : 1 entspre­ chen, wobei das Äquivalentverhältnis von Aminogrup­ pen der Komponente c) zu Hydroxylgruppen der Kom­ ponente d) bei 1 : 0 bis 1 : 20 liegt, und wobei die Reaktionpartner a) bis d) in beliebiger Reihen­ folge miteinander umgesetzt werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Blockierungsmittel b) in einer solchen Menge verwendet, die zur Blockierung von 35-80% der Isocyanatgruppen der Komponente a) ausreicht, und die Komponenten c) und d) in einer solchen Menge verwendet, die einem Äquivalentverhältnis von nach der Blockierungsreaktion noch vorliegenden unblockierten Isocyanatgruppen zu Amino- und Hy­ droxylgruppen von 0,8 : 1 bis 1 : 1 entspricht, wo­ bei das Äquivalentverhältnis von Aminogruppen der Komponente c) zu Hydroxylgruppen der Komponente d) bei 1 : 0 bis 1 : 4 liegt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als Komponente b) Blockierungs­ mittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenolen, aliphatischen Alkoholen, Oximen und Lac­ tamen verwendet.
5. Verfahren gemäß Anspruch 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als Komponente c) Melamin verwen­ det.
6. Verfahren gemäß Anspruch 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als Komponente d) gegebenenfalls Etherbrücken aufweisende oder eingebaute lsocyanu­ ratringe aufweisende (cyclo)aliphatische, mehrwer­ tige Alkohole des Molekulargewichtsbereichs 62- 350 verwendet.
7. Verwendung der Lackpolyisocyanate gemäß Anspruch 1 in Kombination mit organischen Polyhydroxylver­ bindungen als Einbrennlack oder zur Herstellung eines Einbrennlacks für beliebige hitzeresistente Substrate.
8. Verwendung gemäß Anspruch 7 als Einbrennlack zur Drahtlackierung oder zur Herstellung eines Ein­ brennlacks zur Drahtlackierung.
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